Federkontakte in Spielzeug-Bausätzen: Die Würfel-Module lassen sich mit Hilfe der Federkontakte spielend einfach zu faszinierenden Robotern kombinieren.

Federkontakte in Spielzeug-Bausätzen: Die Würfel-Module lassen sich mit Hilfe der Federkontakte spielend einfach zu faszinierenden Robotern kombinieren. Fixtest Prüfmittelbau

Im Unterschied zum „Stecker“, dessen Name sein Funktionsprinzip ja schon benennt, muss der Federkontakt nicht präzise zum Gegenstück hingeführt werden, sondern schließt unter Tolerierung eines recht großen Trefferkreises zwei zu verbindende Baugruppen oder Komponenten zuverlässig und bedienungsfreundlich zusammen. Soviel zu den grundsätzlichen Vorteilen der Druckkontakte, die wir ja alle schon kennen und mit denen wir tagtäglich in Berührung kommen. Doch gibt es auch innerhalb dieser Produktgruppe nochmals wesentliche Unterschiede in den Merkmalen – gewissermaßen als Gruppenkriterium.

Im Vergleich: Einseitig oder beidseitig gefedert

Der „normale“ Federkontakt – und wie gesagt, hier ist nicht die Rede vom Prüfkontakt, sondern ausschließlich vom Verbindungs-Druckkontakt – lässt sich auf vielseitige Art und Weise im Gerät einsetzen. Das reicht von der SMT-Montage direkt auf der Platine über Einsatz in mehrpoligen Halteleisten bis hin zur direkten Montage in der Gehäusewand, wobei der elektrische Anschluss dann in THT-Technik erfolgt, oder auch gecrimpt, geschraubt oder gelötet. Im Grunde ist (fast) alles möglich.

Der Halter aus Spritzguss ist die Basis des Interkonnektors. Er und die beidseitig gefederten Kontaktstifte werden maßgeschneidert nach den Vorgaben des Kunden gefertigt.

Der Halter aus Spritzguss ist die Basis des Interkonnektors. Er und die beidseitig gefederten Kontaktstifte werden maßgeschneidert nach den Vorgaben des Kunden gefertigt. Fixtest Prüfmittelbau

Eine viel zu wenig beachtete, weil schlichtweg oft falsch eingeschätzte Bauform ist hingegen der beidseitig gefederte Verbindungskontakt, der zu gerne auf den kurzen Blick in die Schublade „Board-to-Board-Verbinders“ gepackt wird. Und irgendwie stimmt das ja auch – schließlich lassen sich zwei Flachbaugruppen kaum einfacher als durch eine Reihe beidseitig gefederter Pins miteinander verbinden. Gewiss, den Job kann man mit Pin-Headern oder kleinen Steckverbindern zu einem scheinbar geringeren Preis auch erledigen. Das stimmt aber nur dann, wenn man allein die nackten Hardwarekosten für die Kontakte selbst anschaut. Sobald die weiteren Verarbeitungsschritte mit ins Kalkül gezogen werden, ändert sich das Bild ganz schnell. Der Gewinner ist dabei der Federkontakt, denn die Leiterplatten benötigen einfache Kontaktpads anstelle von Vias, es sind keine Pins einzulöten und Stecker müssen nicht super-passgenau ineinander gefügt werden. Zweischalig aufgebaute Gehäuseteile mit je einer Baugruppe darin werden in der Endmontage einfach zusammengesteckt und verrastet – die elektrische Verbindung im Inneren ist damit schon mit erledigt. Und ganz nebenbei wird das Ganze auch noch zusätzlich wartungs- und reparaturfreundlicher.

Der Traum der Montageleute

Wer sich im Endmontagebereich vieler Elektronikproduktionen umschaut sieht nicht selten aufwändige, manuelle Schritte, die ganz klar zeigen: Dazu gehört Geschick, Erfahrung und der richtige Kniff beim Zusammenfügen der diffizilen Einzelkomponenten. Oft sind kleine Käbelchen zwischen verschiedenen Baugruppen anzustecken, die sehr kurz angelegt und damit schwierig in der Handhabung sind. Danach ist noch die Kabelführung zu prüfen und zu korrigieren. Auch ist zu beachten, dass bestimmte Löcher oder Durchbrüche frei bleiben. Wäre es da nicht schön, wenn sich stattdessen einfach die Komponenten zusammenstecken und mit einem Klick verrasten ließen? Vorbei die Fummelei mit Drähten und Steckerchen. Genau das leistet der beidseitig gefederte Kontakt, mitunter auch sein einseitig gefedertes Pendant, wenn er denn intelligent in das gesamte Konstrukt integriert ist.

Wichtig ist darum, schon frühzeitig in den ersten Planungsstufen zu einem neuen Produkt diese Gedanken aufzunehmen und sich kompetent beraten zu lassen. Ebenso wichtig ist eine gesamthafte, ganzheitliche Betrachtung und Bewertung aller Prozesse, die durch den Einsatz dieser smarten Lösungen günstig beeinflusst werden. Da lässt sich bares Geld sparen!

Präzision und Zuverlässigkeit

Innovation als Ideenschmiede

Bereits im Jahr 1984, als Fixtest noch ein kleines Start-Up-Unternehmen mit 2 Mitarbeitern war, setzte das Unternehmen Maßstäbe im Bereich der Federkontakstifttfertigung. Als erster Hersteller in Europa setzte Fixtest tiefgezogene Hülsen ein, die dem Kontakt bessere Laufeigenschaften und höhere Zuverlässigkeit verleihen. Über die Jahre hat der Hersteller sein Angebotsspektrum erweitert und einige Forschungs- und Entwicklungs-Projekte sogar durch Innovations-Förderprogramme des Bundes unterstützt und erfolgreich zum Abschluss gebracht. Wichtigster Produktbereich im Segment Verbindungskontakten sind Batteriekontakte mit über 60 Typen, die eine große Auswahl an bereits vorhandenen Lösungen bieten.

Zweifel an der Zuverlässigkeit einer Druckkontaktverbindung im Vergleich zu einer Steckverbindung sind unangebracht. Im Gegenteil: Auch bei langanhaltenden, statischen Verbindungen stellt der Federkontakt seine Stärken unter Beweis. Allerdings setzt das ein gewisses Qualitätsniveau voraus, was gerade mit Blick auf Low-Cost-Anbieter nicht überall vorzufinden ist. Die größten Unterschiede liegen dabei in der Wahl der Werkstoffe und Oberflächen. Edelmetallschichtdicken sind auf den individuellen Einsatzfall abzustimmen und müssen zum gewählten Grundmaterial passen. Auch die Geometrie und der konstruktive Aufbau im Kontaktinneren spielen eine erhebliche Rolle, wenn es um Kontaktsicherheit und Zuverlässigkeit geht. Jede Aufgabe erfordert ihre eigene Lösung, die zwar oft aus dem großen Fundus an bestehenden Standardformen gefunden werden kann, aber nicht selten gibt es kleine Anpassungen und kleine Modifikationen.

Der Steckverbinder – in der Regel ausgestattet mit dem üblichen Selbstreinigungseffekt beim Stecken und Ziehen – zeigt sehr häufig gerade im Langzeitverhalten Probleme durch Oxidbildung und Korrosion. Eine Reinigung der Kontaktflächen von außen ist im Regelfall nicht möglich, selbst die optische Beurteilung der Wirkflächen entfällt durch die verkapselte Bauform. Ganz anders der Druckkontakt: Wird das Gehäuse geöffnet, zum Beispiel im Wartungsfall, liegen die Kontaktflächen zugänglich und gut einsehbar offen. Kontaminationen lassen sich leicht entfernen, störende Einflüsse oder Fremdkörper werden unmittelbar deutlich. Und die Kontaktoberflächen selbst lassen sich leicht reinigen und warten. Übrigens ist dies ein wichtiger Aspekt, der leider immer wieder vernachlässigt wird und Thema für einen eigenen Fachbericht sein kann.

Die richtige Oberfläche macht’s

Beispiele für beidseitig gefederte Kontaktstifte: Durch die beweglichen Kolben oben und unten muss weder gesteckt noch gelötet werden.

Beispiele für beidseitig gefederte Kontaktstifte: Durch die beweglichen Kolben oben und unten muss weder gesteckt noch gelötet werden. Fixtest Prüfmittelbau

Gold ist nicht Gold. Das weiß nicht nur der Juwelier und Goldschmied, sondern auch und gerade in der Elektronik spielt die Wahl der richtigen Legierung eine bedeutende Rolle. Bei vielen elektromechanischen Komponenten, Lötstiften und ähnlichen Bauteilen könnte man den Eindruck gewinnen, dass es nur eine einzige Sorte an Goldoberfläche gibt: Die normale AuCo-Flashgold-Oberfläche mag in vielen Bereichen ihre Berechtigung haben, aber gerade dort, wo mechanische Belastungen auftreten und Feuchte, Temperatur, oder Vibration eine Rolle spielen, zeigt diese Schicht ganz klar ihre Schwächen. Zum einen ist es die Schichtdicke, die für solche Belastungen nicht ausreichend ausgelegt ist, zum anderen fehlt der richtige Unterbau. Und last but not least: auch die Au-Legierung selbst muss die Richtige sein. So gehört die Wahl des optimalen Beschichtungsprozesses ebenso zur Aufgabe des Produktentwicklers wie die Gestaltung von Form und Funktion der einzelnen Komponenten des Druckkontakts und seines Gegenstücks.

Beispiele für beidseitig gefederte Kontaktstifte: Durch die beweglichen Kolben oben und unten muss weder gesteckt noch gelötet werden.

Beispiele für beidseitig gefederte Kontaktstifte: Durch die beweglichen Kolben oben und unten muss weder gesteckt noch gelötet werden. Fixtest Prüfmittelbau

Anwendungsbeispiele für diese Art der Verbindungstechnik sind zahlreich. Ob das die Kontaktleiste eines Kamera-Objektivbajonetts ist, der Akku-Ladekontaktsatz an Spielzeug-Bausteinen oder die Verbindung zum AAA-Batteriefach in einem zweischaligen, flach ausgelegten Wearable – es sind stets dieselben Hauptargumente, die den beidseitigen Feder-Druckkontakt zum Gewinner werden lassen: Die extrem einfache Handhabung, die zeitsparende Montage, die Zuverlässigkeit und die niedrigen Kosten.

Groß und Klein, durch Dick und Dünn

Die Möglichkeiten gehen noch weiter. Was die Einbaugrößen angeht liegen die Standardtypen im Bereich von 2,0 mm bis hin zu 2,54 mm im Rasterabstand, doch stehen auch kleinere Bauformen zur Verfügung. Für Anwendungsfälle in Bereichen wie Medizintechnik, chirurgische Instrumente oder Lebensmitteltransport gibt es abgedichtete Varianten, die beispielsweise die Reinigung in Waschautomaten schadlos überstehen und sogar autoklavierbar sind. Das Eindringen unerwünschter Kontamination in den Kontakt wird hier durch eine Spezialdichtung wirksam verhindert.

Der Interkonnektor wird zwischen den zu verbindenden Modulen platziert. Zu beiden Seiten besteht eine flexible Verbindung.

Der Interkonnektor wird zwischen den zu verbindenden Modulen platziert. Zu beiden Seiten besteht eine flexible Verbindung. Fixtest Prüfmittelbau

Fixtest Prüfmittelbau blickt als Anbieter für Druckkontaktsysteme auf eine 32-jährige Firmengeschichte zurück. Die eingangs schon erwähnten Prüfkontakte finden sich nach wie vor im Katalogprogramm des mittelständischen Unternehmens mit Sitz zwischen Schwarzwald und Bodensee, jedoch wächst die Produktvielfalt an Verbindungskontakten deutlich stärker. Themen wie „Drahtloses Laden“ sorgen aktuell für Diskussionsstoff, wir sehen aber weiter wachsende Anwendungsfelder, die aus verschiedensten Gründen für diese Technologien nicht oder nur bedingt geeignet sind. Ein sehr großer Erfahrungshorizont und die breite Branchenvielfalt der Kunden und Anwender bilden die Basis für den hohen Kompetenzgrad in der Projektierung und Beratung zu diesen Lösungen.

electronica 2016: Halle A1, Stand 620